2019-2020学年高中化学课时作业10发展中的化学电源含解析 人教版必修

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课时作业10‎ ‎1．下列电池工作时，O2在正极放电的是(　　)‎ A.锌锰电池 B.氢燃料电池 C.铅蓄电池 D.镍镉电池 解析：锌锰电池，正极反应：MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，MnO2在正极放电，A错误。氢燃料电池，正极反应(酸性条件下)：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，O2在正极放电，B正确。铅蓄电池，正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，PbO2在正极放电，C错误。镍镉电池，正极反应：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，NiOOH在正极放电，D错误。‎ 答案：B ‎2．(2019年浏阳高一检测)废电池处理不当不仅造成浪费，还会对环境造成严重污染，对人体健康也存在极大的危害。有同学想变废为宝，他的以下想法你认为不正确的是(　　)‎ A．把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气 B．碳棒取下洗净用作电极 C．把铜帽取下洗净回收利用 D．电池内部填有氯化铵等化学物质，将废电池中的黑色糊状物直接作化肥用 解析：电池中含有重金属，不能作化肥用。‎ 答案：D ‎3．目前，科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。关于此循环体系，下列说法中错误的是(　　)‎ A．燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能 B．燃料电池中通入H2的一极作负极，发生氧化反应 C．在此循环中发生了反应：2H2O2H2↑＋O2↑‎ D．目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂 解析：氢氧燃料电池的负极通入H2，发生氧化反应；正极通入O2，发生还原反应，故B正确。原电池都是将化学能转化为电能的装置，故A正确。推广氢能的关键是寻找合适的催化剂，利用太阳能分解水，故D正确。水是在光的作用下分解的，不是在电的作业下，故C错误。‎ 答案：C ‎4．酸性干电池装置示意图如图所示，电池总反应式为Zn＋2NH===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑，下列说法正确的是(　　)‎ 8‎ A．碳为电池的负极 B．氨气在碳棒上生成 C．电流由锌极流向碳极 D．H2在Zn片上生成 解析：A.放电时，锌元素化合价由0价变为＋2价、氢元素化合价由＋1价变为0价，所以Zn是负极、C是正极，故A错误；B.碳是正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑，所以氨气、氢气在碳棒上生成，故B正确，D错误； C．电流从正极流向负极，即由碳棒流向锌极，故C错误。‎ 答案：B ‎5．关于原电池的叙述正确的是(　　)‎ A．原电池工作时，电极上不一定都发生氧化或还原反应 B．某可充电电池充、放电时的总反应式为Li1－xNiO2＋xLiLiNiO2，放电时此电池的负极材料是Li1－xNiO2‎ C．铅、银和盐酸构成的原电池工作时，铅板上有5.175 g铅溶解，正极上就有1 120 mL(标准状况)气体析出 D．在理论上可将反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　反应放热，可设计成原电池 解析：A中原电池工作时电极上一定都发生氧化反应或还原反应；B中电池放电时，负极材料是Li；C中通过计算知正极上生成的气体在标准状况下的体积应为560 mL。‎ 答案：D ‎6．有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是(　　)‎ Ⅰ.碱性锌锰电池 Ⅱ.铅—硫酸蓄电池 Ⅲ.铜锌原电池 Ⅳ.银锌纽扣电池 A.Ⅰ所示电池工作中，MnO2的作用是催化剂 B．Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大 C．Ⅲ所示电池工作过程中，盐桥中K＋移向硫酸锌溶液 D．Ⅳ所示电池放电过程中，Ag2O是氧化剂，在电池工作过程中Ag2O被还原为Ag 解析：碱性锌锰电池中二氧化锰为氧化剂，A项错误；铅蓄电池放电时电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，H2SO4浓度减小，B项错误；原电池中阳离子向正极移动，故盐桥中K＋移向硫酸铜溶液，C项错误；该原电池中，正极上氧化银得电子生成银，所以Ag2O作氧化剂，D项正确。‎ 答案：D ‎7．下面是4种燃料电池的工作原理示意图，其中正极的反应产物为水的是(　　)‎ 8‎ 解析：A项，通空气的电极作正极，正极反应式为O2＋4e－===2O2－，不符合题意；B项，通入氧气的一极作正极，电解质溶液是碱性溶液，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，不符合题意；C项，通入空气的一极作正极，电解质传递H＋，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，符合题意；D项，通入氧气的一极作正极，依据电池内部传递CO，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，不符合题意。‎ 答案：C ‎8．十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。二氧化硫－空气质子交换膜电池将化学能转变成电能的同时，实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，降低了成本，提高了效益，其原理如图所示。下列说法错误的是(　　)‎ A．Pt1电极附近发生的反应为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋‎ B．Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－===2O2－‎ C．该电池放电时电子从Pt1电极经过外电路流到Pt2电极 D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1‎ 解析：电池总反应是2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，Pt1为负极，电极反应为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，Pt2为正极，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A、C、D正确，B错误。‎ 答案：B ‎9．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。‎ ‎ (1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一(如图所示)，锌锰干电池的负极材料是____________，负极发生的电极反应方程式为____________________________。若反应消耗16.25 g负极材料，则电池中转移电子的物质的量为________mol。‎ 8‎ ‎(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池总反应式可以表示为Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni (OH)2＋Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法中正确的是________(填序号)。‎ ‎①以上反应是可逆反应 ‎②以上反应不是可逆反应 ‎③充电时化学能转变为电能 ‎④放电时化学能转变为电能 ‎(3)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向，可知X极为电池的________(填“正”或“负”)极，Y极的电极反应方程式为______________________。‎ 解析：(1)锌锰干电池中的负极是Zn，发生氧化反应，失去电子生成锌离子，电极反应式是Zn－2e－===Zn2＋；16.25 g Zn的物质的量是＝0.25 mol，每个Zn失去2个电子，所以电池中转移电子的物质的量是0.5 mol。‎ ‎(2)该反应的反应条件不同，所以不是可逆反应，①错误，②正确；充电时是把电能转化为化学能，放电时是把化学能转化为电能，所以③错误，④正确。‎ ‎(3)氢氧燃料电池中，电子从负极向正极移动，X是电子流出的一极，所以X是负极；Y是正极，发生还原反应，结合电解质溶液，氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ 答案：(1)锌　Zn－2e－===Zn2＋　0.5‎ ‎(2)②④　(3)负　O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎10．(2019年成都市金堂中学月考)科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲烷燃料电池采用铂作电极催化剂，用KOH作为电池中的电解液，其工作原理的示意图如下：‎ 8‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)甲烷燃料电池的能量转化主要形式是__________________。‎ ‎(2)Pt(a)电极是电池的________极，电极反应式为________________；Pt(b)电极发生________反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为________________。‎ ‎(3)电池的总反应方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(4)如果该电池工作时电路中通过4 mol电子，则消耗的CH4有________mol。‎ 解析：(1)甲烷燃料电池的能量转化主要形式是化学能转变为电能；‎ ‎(2)燃料电池中，电解质溶液呈碱性，所以通燃料的a为负极，燃料失电子发生氧化反应，所以a电极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O，Pt(b)电极为正极，发生还原反应，电极方程式为2O2＋8e－＋4H2O===8OH－；‎ ‎(3)正负极电极反应式相加即得电池反应式为CH4＋2OH－＋2O2===CO＋3H2O；‎ ‎(4)设甲烷的物质的量为x，‎ ‎　　　CH4　　～　　8e－‎ ‎ 1 mol 8 mol ‎ x 4 mol ‎1∶8 mol＝x∶4mol x＝0.5 mol。‎ 答案：(1)化学能转化为电能　(2)负　CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O　还原　2O2＋8e－＋4H2O===8OH－‎ ‎(3)CH4＋2OH－＋2O2===CO＋3H2O　(4)0.5‎ 能力提升 ‎11．铅蓄电池在放电时的电极反应为，正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O；负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4，当有20.7 g Pb发生反应时，消耗硫酸的物质的量为 (　　)‎ A．0.1 mol　　　　　　 B．0.2 mol C．0.05 mol D．0.4 mol 解析：铅蓄电池总反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，从总反应方程式中，可以得出反应20.7 g Pb 0.1 mol消耗H2SO4 0.2 mol，B正确。‎ 答案：B ‎12．(2019年福建莆田第二十四中学高三调研)如图是一种新型锂电池装置，电池充、放电反应为xLi＋LiV3O8Li1＋xV3O8。放电时，需先引发铁和氯酸钾反应使共晶盐熔化。下列说法不正确的是(　　)‎ 8‎ A．共晶盐储热效果好，利于电解质熔化 B．整个过程的能量转化只涉及化学能转化为电能 C．放电时LiV3O8电极的反应为xLi＋＋xe－＋LiV3O8===Li1＋xV3O8‎ D．充电时Cl－移向LiV3O8电极 解析：共晶盐是优良的传热储能介质，利于电解质熔化，故A项正确；整个过程的能量转化有化学能转化为电能，还有热能的转化，故B项错误；放电时为原电池，LiV3O8电极作正极，其电极的反应式为xLi＋＋xe－＋LiV3O8===Li1＋xV3O8，故C项正确；充电时为电解池，Cl－向阳极LiV3O8电极移动，故D项正确。‎ 答案：B ‎13．(2019年广东汕头模拟)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．电子从b流出，经外电路流向a B．HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的反应是HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋‎ C．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化 D．若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.5 mol H＋通过质子交换膜 解析：b电极通入氧气，是正极，a电极是负极，电子从a电极流出，经外电路流向b电极，A错误；a电极是负极，发生失去电子的氧化反应，即HS－在硫氧化菌作用下转化为SO，电极反应为HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋，B正确；如果将反应物直接燃烧，会有部分化学能转化为光能，因此能量的利用率会变化，C错误；若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，根据电荷守恒可知有0.4 mol H＋通过质子交换膜与0.1 mol氧气结合转化为水，D错误。‎ 答案：B ‎14．(1)如图所示，若溶液C为浓硝酸，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe，A电极材料为Cu，则B电极的电极反应式为__________________，A电极的电极反应式为__________________；反应进行一段时间后溶液C的pH会________(填“升高”“降低”或 8‎ ‎“基本不变”)。‎ ‎(2)我国首创以铝—空气—海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水数分钟，就会发出耀眼的白光。则电源的负极材料是______________(填化学名称)，负极反应为____________；正极反应为______________。‎ ‎(3)熔融盐电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池，其负极反应式为2CO＋2CO－4e－===4CO2，则正极反应式为____________，电池总反应式为____________。‎ 解析：(1)Fe在浓硝酸中发生钝化，作正极，B电极的电极反应式为4H＋＋2NO＋2e－===2NO2↑＋2H2O，A电极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；反应消耗H＋，反应进行一段时间后溶液C的pH会升高。(2)电源的负极材料是铝，负极反应为4Al－12e－===4Al3＋；正极反应为3O2＋6H2O＋12e－===12OH－。(3)正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，电池总反应式为2CO＋O2===2CO2。‎ 答案：(1)4H＋＋2NO＋2e－===2NO2↑＋2H2O Cu－2e－===Cu2＋　升高 ‎(2)铝　4Al－12e－===4Al3＋　‎ ‎3O2＋6H2O＋12e－===12OH－‎ ‎(3)O2＋2CO2＋4e－===2CO ‎2CO＋O2===2CO2‎ 探究拓展 ‎15．燃料电池具有能量转化率高、无污染等特点，如图为Mg－NaClO燃料电池的结构示意图。下列说法正确的是(　　)‎ A．镁作Y电极 B．电池工作时，Na＋向负极移动 C．废液的pH大于NaClO溶液的pH(NaClO溶液显碱性)‎ D．X电极上发生的反应为ClO－＋2H2O－4e－===ClO＋4H＋‎ 解析：图中OH－向Y电极移动，那么Y为负极，故镁作Y电极，故A正确；电池工作时，‎ 8‎ Na＋向正极移动，故B错误；X电极上发生的反应为ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－，OH－移向负极与Mg2＋反应生成Mg(OH)2沉淀，废液NaCl溶液的pH小于NaClO溶液的pH，故C、D错误。‎ 答案：A 8‎